一、化学键与能量
物质中的原子之间是通过化学键相结合的。当物质发生化学反应时,断开反应物中的化学键要吸收能量,而形成生成物中的化学键要放出能量。化学键的断裂和形成是物质在化学反应中能量发生变化的主要原因。物质的化学反应与体系的能量变化是同时发生的。
从微观分析看,化学反应是原子(或离子)重新组合的过程。即在一定条件下,分子(或其他形式的微粒)中的化学键吸收能量后被破坏,形成原子(或离子),而后又相互结合成新的分子,在此过程中由于原子间(或离子间)的相互结合而放出能量。下图为N2(g)和O2(g)生成NO(g)过程的能量变化示意图,由图可知,当1 mol N2(g)与1 mol O2(g)在一定条件下反应生成 2 mol NO(g)时,1 mol N2 分子中的化学键断裂需要吸收946 kJ能量,1 mol O2分子中的化学键断裂需吸收498 kJ能量,形成2 mol NO分子中的化学键要释放
632 kJ·mol-1×2 mol=1264 kJ能量。
反应N2(g)+O2(g)===2NO(g)是吸收能量还是放出能量,要看断键时吸收的能量与成键时放出的能量的相对大小。由上可知,断裂反应物分子中的化学键吸收的总能量为946 kJ·mol-1+498 kJ·mol-1=1444 kJ·mol-1,形成生成物分子中的化学键放出的总能量为1264 kJ·mol-1,即反应吸收能量180 kJ·mol-1。
上述过程说明化学反应中,化学键的断裂与形成是反应过程中有能量变化的本质原因。
例1键能是指在25 ℃、101 kPa的条件下,将1 mol理想气体分子AB拆分为中性气态原子A和B时所需要的能量。显然键能越大,化学键越牢固,含有该键的分子越稳定。如H-H键的键能是436 kJ·mol-1,是指使1 mol H2分子变成2 mol H 原子需要吸收436 kJ的能量。
(1)已知H-Cl键的键能为431 kJ·mol-1,下列叙述正确的是 (填字母,下同)。
A.每生成1 mol H-Cl键要放出431 kJ的能量
B.每生成1 mol H-Cl键要吸收431 kJ的能量
C.每拆开1 mol H-Cl键要放出431 kJ的能量
D.每拆开1 mol H-Cl键要吸收431 kJ的能量
(2)已知键能:H-H为436 kJ·mol-1;H-F为565 kJ·mol-1;H-Cl为431 kJ·mol-1;H-Br为366 kJ·mol-1。则下列分子受热时最稳定的是 。
A.HF B.HCl
C.HBr D.H2
【答案】(1)AD (2)A
【解析】由题目所给信息可知,键能是指将1 mol理想气体分子拆分为中性气态原子时所需要的能量。键